[發(fā)明專利]一種合金鑄鐵缸套鑄造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810570491.1
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108705034B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊志剛;朱正鋒;吳凱;都亞軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司;常州朗銳鑄造有限公司
• 主分類號: B22C9/02
• 分類號: B22C9/02;B22C9/08;B22C9/10;B22C9/22;C22C37/10;C22C37/08;C22C33/08;C21C1/08
• 代理公司: 南京樂羽知行專利代理事務所(普通合伙) 32326
• 代理人: 繆友建

本發(fā)明提供一種合金鑄鐵缸套鑄造方法，包括造型制芯、制覆膜砂芯、下芯合箱、冶金熔煉、孕育澆注以及后處理工序。本發(fā)明通過合理的成分設(shè)計，采用碳化硅預處理、倒包隨流、澆注隨流的強化孕育措施，高溫熔煉鎮(zhèn)靜等措施獲得了一種A型石墨＞95%，石墨等級為4?5級，珠光體含量＞95%，抗拉強度＞300MPa，本體硬度為HB210?270的一種優(yōu)質(zhì)的合金鑄鐵材料，提高了缸套的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種缸套鑄造方法，尤其是一種合金鑄鐵缸套鑄造方法，屬于金屬鑄造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

缸套作為發(fā)動機的核心部件，工作中承受高溫、高壓、高負荷，工況十分惡劣，故其性能的優(yōu)劣至關(guān)重要。由于缸套結(jié)構(gòu)復雜，致密度要求極高，其不同部位的微觀組織結(jié)構(gòu)、石墨形態(tài)、石墨尺寸以及力學性能也均有著十分嚴格的要求，因此鑄造難度很大。長期以來廣為采用的離心鑄造雖具有組織致密、工效高的特點，十分適合作為規(guī)則回轉(zhuǎn)體的氣缸套毛坯澆注，但實踐中容易產(chǎn)生以下問題:(1)離心鑄造過程中存在大量的過冷石墨，容易形成D型、E型石墨——在100倍顯微鏡下檢查可以發(fā)現(xiàn)存在大量游離滲碳體，使缸套抗震性差。其主要原因是離心鑄造的金屬型外模加快了鐵液的冷卻凝固速度，導致產(chǎn)生大量過冷石墨和游離滲碳體。而高性能合金鑄鐵氣缸套既要有高強度和硬度，同時還應具有良好好的切削性能和配副性能，其材料組織的理想結(jié)構(gòu)是均勻分布、形態(tài)適中的A型石墨，基體以細片狀珠光體為佳，之間的碳化物越少越好。

(2)離心鑄造過程中內(nèi)表面在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中直接與空氣接觸，氣流速度大、金屬外型冷卻快使得鑄件趨向于逐步向內(nèi)側(cè)凝固，導致內(nèi)側(cè)最后凝固部位容易出現(xiàn)縮松；并且復雜缸套成形過程中，掃氣口處由于壁厚相較厚，凝固過程中存在較大的熱節(jié)，在得不到充分補縮的情況下，更容易出現(xiàn)縮松。

(3)離心鑄造過程中鐵水冷卻過快，熔煉、孕育、澆注過程中產(chǎn)生的熔渣、氣體來不及排出，容易殘留在鑄件內(nèi)形成氣孔、夾渣；甚至有可能在離心鑄造過程中產(chǎn)生成分偏析，導致鑄件組織不均勻而報廢。

總之，離心鑄造適于結(jié)構(gòu)較為簡單的缸套鑄件大批量高效率生產(chǎn)，卻由于存在上述問題，并不適用復雜結(jié)構(gòu)的缸套生產(chǎn)。另外，復雜結(jié)構(gòu)缸套通常設(shè)置掃氣口以及Φ8mm左右的通水孔，此類不能通過機加工獲得的特殊孔結(jié)構(gòu)，無法通過離心鑄造成型，也不能滿足此處的補縮要求。

經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?00910233085.7的中國專利公開了合金鑄鐵鑄造氣缸套工藝，其離心鑄造僅適用于結(jié)構(gòu)簡單的回轉(zhuǎn)體，而用于諸如具有18個直徑7.9mm成型孔的氣缸蓋鑄造必然遇到技術(shù)瓶頸。此外公開號為CN 101698219 A ，公開一種負壓實型氣缸套鑄造方法，該申請雖然都屬于缸套的鑄造及生產(chǎn)領(lǐng)域，但是通過對比可以看出，該申請采用實型鑄造，高溫鐵水融化泡沫模樣，在負壓下氣體排出，從而獲得所需的缸套鑄件，泥芯的制作采用的是泡沫塑料模樣和干砂作為鑄件成形面，該工藝方法對缸套成形的關(guān)鍵要點描述不夠準確，對特殊結(jié)構(gòu)的缸體無法完成鑄造。申請?zhí)枮?01080001293.5的中國專利申請公開了用于汽缸蓋的鑄鐵合金，該具有片狀石墨的鑄鐵合金包含如下添加劑:2.80重量%-3.60重量%碳(C),1.00重量%-1.70重量%硅(Si),0.10重量%-1.20重量%錳(Mn),0.03重量%-0.15重量%硫(S),0.05重量%-0.30重量%鉻(Cr),0.05重量%-0.30重量%鉬(Mo),0.05重量%-0.20重量%錫(Sn)和一般雜質(zhì)。其化學成分中未含銅、鉬含量較低，且未提及生產(chǎn)過程中熔煉、孕育等重要環(huán)節(jié)過程控制，因此無法控制石墨形態(tài)及石墨尺寸，難以得到高品質(zhì)的合金鑄鐵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述提出的技術(shù)問題，提出一種合金鑄鐵缸套鑄造方法，通過對鑄造工藝的改進， 可妥善解決復雜結(jié)構(gòu)合金鑄鐵缸套鑄造瓶頸問題，獲得組織致密，微觀結(jié)構(gòu)、石墨形態(tài)和綜合性能優(yōu)異的合金缸套。

本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是:提供一種合金鑄鐵缸套鑄造方法包括以下步驟: